109 專技高考高等考試 採礦工程技師 礦場設計與環境維護 考古題詳解

核心觀念

本題考查礦場從尋找礦產到停止營運、完成復整的完整生命週期。依礦業工程常用的分類，可分為五個階段：探礦、探勘與評估、開拓建設、開採營運、停閉與復整。各階段工作會有部分重疊；尤其環境管理與復整規劃應從設計初期開始，並持續至停閉後的監測。

解題方法

依礦場作業先後順序作答，並掌握每階段的核心目的：先找礦，再確認礦體與經濟價值，接著建設礦場、開採礦產，最後停閉並復整場址。探勘與評估常合併列為一階段；若課本將其細分，內容仍可依下列工作項目說明。

各階段與工作項目

1. 探礦（Prospecting） 初步尋找具有礦產潛力的地區。工作包括蒐集地質資料、地質踏勘、地質填圖，以及地球物理、地球化學調查與初步採樣，據以選定值得進一步調查的礦區。

2. 探勘與評估（Exploration and Evaluation） 查明礦體的位置、形狀、規模、埋藏深度、品位與礦石性質。工作包括槽溝、探坑、鑽探或坑道探勘、取樣與化驗、礦量估算，以及水文地質、岩石力學和選礦試驗；並進行技術、經濟、環境及法規可行性評估，判斷是否值得開發。

3. 開拓建設（Development and Construction） 將可行方案轉為可生產的礦場。

核心觀念

本題考查礦場閉坑後的礦區與礦業用地處理，以及規劃土地二次利用時的適宜性評估。作答要分清楚兩者：

• 礦區是依法設定礦業權的範圍；礦業權消滅後，應依礦業法辦理礦業權消滅登記等程序。
• 礦業用地是礦場實際使用的土地，可能涉及採場、廢石堆置場、道路、廠房等。土地使用完畢後，須依相關計畫及法規完成整復、防災與環境維護；若土地是租用或通過使用，還須處理土地返還及損害補償等事項。

**法規時點：以下以命題當年（民國 109 年）法規為準。**民國 112 年《礦業法》已有重要修正，現行法增列礦場關閉計畫等規定；本題仍按命題當年法規及閉坑實務作答。

解題方法

可依「礦權與用地處理 → 閉坑整復 → 二次利用評估」三段作答。先說明閉坑後依法要完成的事項，再列出土地能否安全、合法且可持續使用的判斷因素。

一、礦場開採完畢後的處置

1. 辦理礦業權及礦區相關行政程序 依礦業權消滅事由辦理廢業、消滅登記等程序；礦區範圍不等於礦業用地，礦業權消滅也不代表土地已完成復育或可以立即改作他用。

2. 停止採礦並處理礦場設施與危險物 停止採掘、爆破及運搬作業，清點並移除或妥善處理機具、建築物、管線、燃料、爆炸物、廢棄物及其他危險物品。地下礦場須處理廢棄坑道、坑口封閉及警示；露天礦場須確保採場、邊坡與廢石堆置區安全。

3. 整復土地並完成水土保持與防災措施 依核定的水土保持計畫、環境維護計畫及相關法規，處理地形、邊坡、排水、沖蝕與崩塌風險；視場址需要進行覆土、植生復育、污染控制及水質管理。整復目標是使場址安全、穩定，並符合後續使用需求。

4. 處理土地權利與使用關係 礦業用地使用完畢後，依土地取得方式處理：購用土地涉及所有權及後續土地使用規劃；租用或通過使用的土地，應依約定與法令辦理返還。土地使用完畢或完成整復後仍造成損失者，依規定補償土地與建築物所有人及使用權人。

5. 持續監測與管理 對地表沉陷、邊坡位移、排水、水質、植生及污染狀況進行必要監測，確認整復措施有效，並建立後續維護責任，避免閉坑後仍發生安全或環境問題。

二、土地二次利用的考量因素

二次利用應以場址條件與周邊需求為基礎，先確認安全與環境限制，再選擇適當用途。

核心觀念

題目要依礦床形態與岩盤條件選擇地下採礦法，並說明礦區開拓、採掘配置、地壓控制及環境維護。白雲石常作為工業原料；若礦體呈水平或緩傾斜層狀，且礦石與頂板岩盤具有足夠強度，適合採用房柱式採礦法（room-and-pillar method）：採出礦房中的礦石，保留規則排列的礦柱支撐頂板。

「覆蓋岩層太厚」表示露天剝採不經濟，支持改採地下法；但單憑這項資訊，無法定出巷道、礦房及礦柱尺寸。設計仍須取得礦體厚度、傾角、埋深、岩體強度、節理與地下水等資料。

解題方法

1. 選定採礦法與設計前提

在假設礦體為水平至緩傾斜層狀、厚度較均勻，且頂板與礦柱岩盤穩定的條件下，採用房柱式採礦法。此法適用於可形成規則礦房與礦柱的層狀礦床；採掘期間由礦柱承載上覆岩層重量，通常不以大規模崩落頂板作為主要採礦方式。

若勘查結果顯示礦體陡傾斜、厚度變化大，或頂板、礦柱岩盤不適合長期自承，便須依條件改採分層充填等方法，並重新進行開採與地壓設計。

2. 礦床調查與開拓配置

設計前先確認礦體分布、厚度與傾角，並調查覆蓋岩層、斷層、節理、地下水及鄰近地表設施。採取岩石力學試驗與岩體分類，評估頂板可容許跨度及礦柱承載能力。

依礦體埋深、地形及運輸需求，選擇斜坡道或豎井作為主要出入口，配置運輸巷道、通風巷道、聯絡巷道與工作面。巷道應避開主要斷層及不穩定區，並保留必要的安全礦柱與區域隔離柱。

3. 房柱配置與礦柱初步設計

按礦體範圍及開採方向，規劃成列礦房與規則礦柱。礦房寬度須受頂板穩定性限制；礦柱尺寸則須足以承受其分擔的上覆荷重。可用下列簡化關係作初步檢核：

其中，$\sigma_v$ 為垂直上覆應力，$\gamma$ 為上覆岩層單位重，$H$ 為覆岩厚度。

採用分擔面積法估算礦柱平均應力：

其中，$\sigma_p$ 為礦柱平均應力，$A_t$ 為該礦柱所承載的分擔面積，$A_p$ 為礦柱截面積。再以礦柱強度與安全係數檢核：

核心觀念

本題考查露天礦場的環境設計：礦場由公路可見，須降低開採區與設施對景觀的衝擊；礦場下方有聚落，須控制爆破傳至聚落的振動。設計原則是先依地形、視線與聚落位置安排作業，再以爆破試驗及監測調整參數。

題目未提供礦場地形、與聚落距離、岩體條件及適用的環評承諾值，故不能計算特定爆破藥量或振動值。涉及法規與環評承諾時，以命題當年（民國 109 年）規定為準；本題未提供足以判定特定法定限值的資料，應依當年適用規定及核定文件確認。

解題方法

一、景觀影響：從視線與地形安排開採

1. 調查可視範圍：由公路及沿線聚落調查主要視點、視線方向與可見礦區範圍，將高可視區列為優先遮蔽或減少擾動區。
2. 配合地形分期開採：以分區、分階段方式推進，避免大面積裸露工作面同時出現；依地形與開採順序規劃階段性復育。
3. 控制邊坡輪廓：適當設計平台、階段高度及邊坡線形，使開採面順接周遭地形；避免形成突兀、整齊而醒目的巨大裸露坡面。
4. 設置視覺屏障：在公路與礦場間利用地形、土堤或植栽遮蔽作業區、堆置場及設施。植栽應考量當地氣候、存活率及維護需求。
5. 減少色彩與裸露差異：控制裸岩、裸土及設施的外觀，並隨作業進度整理與復育已完成區域；避免堆土、廢石或設備形成顯眼的高對比輪廓。
6. 同步復育：採分期開採、分期整坡、覆土及植生方式，讓復育與開採銜接，縮短裸露面持續時間。

二、爆破振動：以每段最大藥量為主要控制參數

聚落位於礦場下方，爆破振動會經岩體傳至住家。設計時應先調查聚落距離與建物狀況，再以試爆建立場址的振動衰減關係，依監測結果調整每段起爆藥量及延時。

常用的經驗關係式為：

其中：

核心觀念

本題考的是把臺灣實際開採的礦產，依礦床賦存形態與用途，對應到合適的開採方法及主要機械。作答時應先區分露天開採與地下開採，再說明各類礦產的典型作業方式；機械則按鑽孔、切割、裝載、運搬與破碎等作業列舉。

礦產種類會隨年度產量與礦場營運狀況變動，答題重點是掌握臺灣當時具代表性的開採礦產與方法，不必將《礦業法》所列所有礦種都視為正在開採。

解題方法

以礦床特性作為切入點：

1. 層狀或大規模岩體，適合露天階段開採：由上而下分階段採掘，常見於大理石、石灰石、白雲石及蛇紋石等。
2. 適合製成原石的石材：需控制破裂與塊度，以鑽孔配合鋼索鋸、鏈鋸等切割設備，減少原石損耗。
3. 鬆散或砂質礦物：以挖掘、鏟裝或水力採取為主，再依礦物性質進行篩分、洗選。
4. 深部或以井、坑道連接地表的礦床：採地下開採，使用鑿岩、爆破、支撐、裝運及通風設備。

臺灣主要開採礦產、方法及機械